Năng lượng mặt trời ở Nga: công nghệ và triển vọng. Các nhà máy điện mặt trời lớn ở Nga

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Trong nhiều năm, nhân loại đã quan tâm đến việc thu được năng lượng giá rẻ từ các nguồn tài nguyên tái tạo thay thế. Sự biến đổi của các khối không khí, thủy triều của sóng biển, nước địa nhiệt - tất cả những điều này được xem như một tiềm năng vô tận bổ sung thay vì nhiên liệu hóa thạch.

Nguồn tái tạo hứa hẹn nhất là năng lượng mặt trời. Rốt cuộc, nó có một nguồn tài nguyên khổng lồ, mang theo ánh sáng và nhiệt, thiết lập chuyển động cho tất cả các hệ thống quan trọng trên hành tinh của chúng ta. Đó là lý do tại sao con người đã thấy trước những triển vọng to lớn cho mình trong việc này. Bất chấp một số thiếu sót trong hướng đi này, năng lượng mặt trời ở Nga đang được đà phát triển.

Điện được tạo ra từ ánh sáng như thế nào

Sự chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện được gọi là hiệu ứng quang điện. Nó xảy ra khi một ánh sáng mạnh rơi vào bề mặt của chất bán dẫn, và trong trường hợp này là silicon.lưu lượng. Dưới tác dụng của nó, các electron bị tách ra, đó là một dòng hạt mang điện được gọi là điện.

Mặt trời liên tục tạo ra một lượng năng lượng bức xạ rất lớn. Mỗi mét vuông bề mặt của nó giải phóng 63 MW vào không gian. Tất nhiên, không phải tất cả năng lượng này đều có quang phổ khả kiến cần thiết để tạo ra điện.

Sau khi vượt qua khoảng cách giữa Mặt trời và Trái đất, quang thông mất dần cường độ và một mét vuông bề mặt hành tinh của chúng ta chỉ mất 0,9 kW. Nhưng đây không phải là tất cả các khoản lỗ. Tế bào quang điện tốt nhất có thể chuyển đổi 18% sản lượng ánh sáng.

Do đó, trong những trường hợp tốt nhất, các tế bào PV sẽ tạo ra 160 watt trên một mét vuông.

Ai dẫn đầu thị trường năng lượng mặt trời

Ngày nay, nhà lãnh đạo không thể tranh cãi trong việc xử lý năng lượng mặt trời là Trung Quốc. Thị phần của nó là 60% tổng lượng điện mà cộng đồng thế giới nhận được theo cách này. Hoa Kỳ ở vị trí thứ hai. Chúng tạo ra 10,4%. Ấn Độ chiếm vị trí thứ ba danh dự. Thị phần của nó là 7,8%. Nhật Bản, Đức và Brazil theo thứ tự giảm dần. Sự phát triển của năng lượng mặt trời ở Nga vẫn chưa cho phép nước này trở thành một trong những nước đi đầu. Nhưng điều này có nghĩa là khí hậu ôn hòa không cho phép sử dụng hợp lý tài nguyên của nguồn mạnh nhất?

Có đủ mặt trời ở Nga không

Nga có tiềm năng to lớn, theo Viện Chiến lược Năng lượngnăng lượng mặt trời, được biểu thị bằng 2.300 tỷ tấn nhiên liệu thông thường. Nguồn lực kinh tế ít hơn nhiều - 12,5 triệu tấn nhiên liệu tham chiếu. Nhưng như vậy là quá đủ, vì lượng năng lượng nhận được từ Mặt trời trong 3 ngày sẽ nhiều hơn tất cả lượng điện năng được tạo ra trong một năm bằng các phương pháp truyền thống.

Lượng bức xạ mặt trời dao động rất lớn do vị trí địa lý của Nga. Ở vùng nóng là 1400 kWh / m2 và ở vùng lạnh là 810 kWh / m2. Nó cũng phụ thuộc vào thời gian trong năm. Nó cao hơn trong những tháng mùa hè và ngược lại vào mùa đông.

Triển vọng về năng lượng mặt trời rất cao đối với một số vùng.

Chúng bao gồm:

• Quận Viễn Đông;
• tây và nam Siberia;
• khu vực xung quanh Biển Đen và Biển Caspi.

Theo nhà điều hành Hệ thống Năng lượng Thống nhất, tỷ lệ điện năng được sản xuất từ năng lượng mặt trời ở Nga là 0,03% trong tổng số.

Ngày nay, hơn 10 nhà máy điện mặt trời đang hoạt động ở Nga, sản xuất tổng công suất 72,5 MW.

Phát triển năng lượng mặt trời ở Nga

Hiện đang có sự xem xét tích cực về các dự án xây dựng các nhà máy điện trên lãnh thổ của bán đảo Crimea. Để làm cho nó không phụ thuộc vào năng lượng, cần phải tạo ra thêm 2,5 tỷ kW. Nó được lên kế hoạch để đáp ứng một phần nhu cầu này với sự trợ giúp của năng lượng mặt trời và năng lượng gió,cho 196 triệu kW. vào lưới công cộng.

Ở các vùng khác của Nga, cụ thể là ở thành phố Narimanov, người ta đã lên kế hoạch xây dựng một nhà máy điện mặt trời với công suất 25 triệu kWh / năm. Viễn Đông không xa phía sau. Để đáp ứng nhu cầu năng lượng, một nhà máy điện mặt trời với công suất 40 MW được lên kế hoạch xây dựng tại Cộng hòa Sakha.

5 dự án khác sẽ được triển khai sau năm 2018. Như vậy, việc xây dựng các nhà máy điện mặt trời lớn ở Nga không còn xa nữa.

Cấp điện tự chủ cho nhà riêng

Các nước phương Tây, chẳng hạn như Đức, khuyến khích việc chuyển đổi nhà riêng để cung cấp điện từ các tấm pin mặt trời. Hơn nữa, nếu thặng dư của một nguồn tài nguyên được hình thành, thì chúng được mua từ dân chúng. Vì vậy, ban ngày họ được bán cho công ty điện, và ban đêm, khi không có mặt trời, điện được mua lại. Ở Nga, một hệ thống như vậy không hoạt động. Tuy nhiên, nếu các tấm pin mặt trời tạo ra nhiều năng lượng hơn mức cần thiết, nó có thể được lưu trữ trong pin.

Cách tính số lượng tấm pin mặt trời

Để tính toán số lượng tấm pin mặt trời cung cấp cho ngôi nhà, bạn cần tìm ra bao nhiêu kW đã sử dụng trong tháng. Sau đó chia số kết quả cho 30. Đây sẽ là giá trị trung bình của lượng điện cần thiết mỗi ngày. Để có năng lượng dự trữ cho việc sạc pin, bạn cần lấy thêm hệ số 1, 6. Sau đó, bạn có thể bắt đầu chọn các tấm pin mặt trời.

Để vận hành một hệ thống cung cấp điện tự động, ngoài các tấm pin mặt trời, ít nhất bạn phải có một bộ biến tần, nếu không có bộ biến tần, điện áp trong mạng gia đình sẽ chỉ là 12 hoặc 24 vôn.

Tấm pin mặt trời

Hiện tượng chuyển đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời được phát hiện từ thế kỷ 19. Selen được sử dụng làm chất bán dẫn tạo ra điện. Nó có hiệu suất khoảng 1%. Trong thời gian này, công nghệ đã phát triển vượt bậc và các tấm pin mặt trời hiện đại cho nhà riêng có hiệu suất lên đến 35%. Theo thiết kế của họ, chúng được chia thành 3 loại:

1. Đơn tinh thể. Tế bào quang của những tấm này được làm từ một tinh thể đơn lẻ. Chúng có giá cả và hiệu quả cao nhất. Các thiết bị này có thể được nhận dạng bằng màu xanh lam đậm của chúng.



2. Đa tinh thể. Những loại pin này được làm từ một số tấm silicon, có tác dụng xấu hơn trong việc chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Tuy nhiên, chi phí thấp hơn đã ảnh hưởng đến việc phân phối rộng rãi của họ. Thông thường, các tấm pin mặt trời cho nhà riêng được lắp đặt kiểu này.
3. Màng mỏng. Những viên pin này là một loại bột bán dẫn lắng đọng trên một chất nền dẻo. Do đó, chúng có thể được gắn trên bất kỳ bề mặt nào. Nhược điểm là hiệu quả thấp.

Giá thành của pin năng lượng mặt trời sẽ phụ thuộc vào nguyên tắc được áp dụng trong sản xuất.

Biến tần

Một pin mặt trời được tạo thành từ nhiều mô-đun quang điện tạo ra hiệu điện thế 0,6 vôn. Chỉ số tối thiểu mà pin phải cung cấp là 14vôn, vì vậy các phần tử để chuyển đổi năng lượng được mắc nối tiếp với nhau. Điện áp này phải đủ để sạc pin, do đó lượng điện dư thừa sẽ được chuyển hướng. Nhưng làm thế nào để có thể sử dụng các thiết bị gia dụng, vì điện áp trong mạng gia đình là 220 vôn?

Biến tần được sử dụng cho những mục đích này. Nhiệm vụ của nó là chuyển đổi 12 volt thành 220. Ngoài ra, mạng lưới sử dụng dòng điện xoay chiều, trong khi các tấm pin mặt trời tạo ra dòng điện một chiều. Nó là bộ biến tần chuyển đổi năng lượng điện theo cách để cung cấp các đặc tính tương ứng với mạng gia đình.

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển là thiết bị phân phối chính trong hệ thống cung cấp điện tự động. Biến tần, pin, cáp điện của mạng thành phố được kết nối với nó. Tại sao điều này được thực hiện?

Vào ban ngày, khi các tấm pin mặt trời tạo ra lượng điện dư thừa, bộ điều khiển sẽ chỉ đạo lượng điện dư thừa để sạc pin. Sau đó, vào buổi tối và ban đêm, khi không có năng lượng mặt trời, thiết bị này sẽ gửi điện từ pin đến một bộ biến tần được kết nối với mạng của ngôi nhà. Nhưng có những lúc dòng điện trong cái gọi là "hồ chứa" trở nên không đủ để thực hiện bất kỳ nhiệm vụ nào. Sau đó, bộ điều khiển quyết định lấy lượng điện cần thiết từ mạng lưới thành phố. Do đó, anh ấy thực hiện quản lý hiệu quả.

Pin

Vấn đề chính của năng lượng mặt trời là nhu cầusử dụng pin. Các yếu tố này của nhà máy điện làm tăng đáng kể chi phí của hệ thống. Các lựa chọn ô tô giá rẻ không phù hợp ở đây vì chúng nhanh hỏng. Ngay cả trong một chế độ nhẹ nhàng, chúng không hoạt động trong hơn ba năm. Công việc chuyên sâu rút ngắn tuổi thọ sử dụng của chúng xuống còn một năm. Nếu có nhu cầu lưu trữ năng lượng, thì các lựa chọn khác nên được xem xét:

1. Pin Lithium iron phosphate (lifepo 4). Đây là lựa chọn tốt nhất vì nó có hiệu suất lên đến 98%. Điều này có nghĩa là anh ta tỏa ra gần như toàn bộ năng lượng mà anh ta nhận được. Các nhà sản xuất hứa hẹn tuổi thọ khoảng 15 năm, 3000 chu kỳ sạc khi xả 80% và 5000 chu kỳ khi xả 50%. Chi phí của một loại pin có công suất 240 A / h như vậy là hơn 50 nghìn rúp.
2. Ắc quy axit-chì kéo. Pin như vậy được lắp đặt trên ô tô điện, xe nâng điện. Chúng có khả năng chịu được sự phóng điện sâu. Tuổi thọ là 10-12 năm. Giá cho những loại pin như vậy bắt đầu từ 30 nghìn rúp.
3. Pin niken-cadmium. Đây là một trong những giống đắt nhất. Chi phí của pin có công suất 250 A / h bắt đầu từ 70 nghìn rúp. Những loại pin này tốt vì nếu tuân theo các khuyến nghị của nhà sản xuất, chúng sẽ tồn tại rất lâu. Ngoài ra, khi dung lượng giảm dần theo thời gian, nó có thể được khôi phục bằng các chu kỳ xả-sạc huấn luyện.

Pin là vật tư tiêu hao cho năng lượng mặt trời. Ở Nga, giá các loại pin phù hợp vẫn còn cao một cách bất hợp lý và làm giảm đáng kể lợi nhuận của việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên. Bạn chỉ cần mua một thiết bị như vậy từ các nhà sản xuất đáng tin cậy.

Trải nghiệm tại nhà riêng

Tấm pin năng lượng mặt trời có giá bao nhiêu, có lợi ích kinh tế khi sử dụng chúng không?

Theo nhiều nguồn khác nhau, chi phí thiết bị do các nhà sản xuất cung cấp để tạo ra điện từ mặt trời nằm trong khoảng 40-300 nghìn rúp. cho một ngôi nhà cỡ trung bình. Trong phạm vi này là giá của cả bộ dụng cụ làm sẵn và các mặt hàng riêng lẻ.

Thiết bị được thiết kế để có tuổi thọ sử dụng từ 20 năm trở lên. Pin là một ngoại lệ.

Nếu chúng ta lấy chi phí trả tiền điện, cộng thêm giá sưởi vào, thì số tiền ít nhất sẽ là 50 nghìn rúp một năm. Đây là cho miền trung nước Nga. Do đó, một bộ dụng cụ trị giá 300 nghìn rúp, có khả năng cung cấp từ 3 đến 5 kW ở giá trị cao nhất, sẽ tự trả trong vòng vài năm.

Nếu chúng ta phân tích tốc độ giảm giá của các sản phẩm như vậy, thì việc sử dụng các tấm pin mặt trời trở nên hợp lý.